O EmDrive, o motor espacial 'impossível' da NASA, é realmente impossível

A configuração experimental do EmDrive na NASA Eagleworks, onde eles tentaram isolar e testar uma unidade sem reação. Eles encontraram um resultado pequeno e positivo, mas era incerto se isso era por causa da nova física ou apenas um erro sistemático em sua configuração. (H. White et al., Medição de Impulso Impulsivo de uma Cavidade Fechada de Radiofrequência em Vácuo, AIAA 2016)



Muitos testes relataram um 'impulso anômalo' onde não deveria haver nenhum. Um pesquisador finalmente mostrou onde todos os outros erraram.


Um dos maiores sonhos dos humanos em todos os lugares é a energia ilimitada e livre. É a capacidade de fazer o impossível: extrair energia do próprio espaço vazio; criar um dispositivo que gire cada vez mais rápido sem uma fonte de energia; acelerar um foguete sem combustível ou propelente. No entanto, as leis da física sempre estiveram no caminho.



Alguns anos atrás, alguns inventores renegados surgiram com outra encarnação dessa ideia, na forma de um dispositivo chamado EmDrive. Esta cavidade eletromagnética alegou ser um motor que não necessitava de combustível e não emitia gases de escape. Simplesmente exigia potência de entrada e podia converter essa energia em impulso. Isso violaria as leis da física, mas os experimentos pareciam indicar que funcionava.



Até agora, quando uma equipe liderada por Martin Tajmar expôs o que realmente está acontecendo nos bastidores. Este suposto motor espacial impossível, como se vê, é realmente bom demais para ser verdade.

Muitos entusiastas propuseram o uso de um motor espacial impossível para viagens interestelares, mas há um longo caminho desde um impulso misterioso observado até uma nave estelar. (Mark Rademaker para NASA Eagleworks)



Toda ação tem uma reação igual e oposta. É uma das leis mais fundamentais da física, apresentada pela primeira vez por Newton há mais de 300 anos. Todos os experimentos que já fizemos validaram essa regra; todas as medições feitas foram consistentes com ele. Toda vez que um objeto exerce uma força sobre outro, significa que há uma força igual e oposta exercida pelo segundo objeto sobre o primeiro. Toda vez que um objeto muda seu momento no Universo, deve haver outro que muda seu momento em uma quantidade igual e oposta.



O movimento perpétuo tem sido um santo graal de consertadores e inventores, mas viola as leis da física, incluindo a 3ª lei de Newton e as leis da termodinâmica. (Norman Rockwell / Ciência Popular)

A própria ideia de que você pode ter uma unidade sem reação é o equivalente a uma máquina de movimento perpétuo: algo que viola claramente as leis conhecidas da física. Uma ação sem uma reação igual e oposta – ou, como seus proponentes às vezes afirmam, sem nenhuma reação – derrubaria uma enorme quantidade do que sabemos sobre o Universo. No entanto, isso nunca impediu algumas pessoas de tentar, já que tentativas de patentes em dispositivos que violam as leis da física são apresentadas o tempo todo. Muitos subcampos da ciência estão repletos de funileiros, inventores e cientistas marginais tentando fazer o impossível. O EmDrive é a última moda em uma longa linha dessas reivindicações.



O dispositivo EmDrive, conforme exibido originalmente pela empresa de Roger Shawyer, SPR Limited. (SPR Limitada)

Há alguns anos, um inventor chamado Roger Shawyer afirmou ter inventado um protótipo funcional de exatamente um motor tão sem reação. O EmDrive, abreviação de acionamento eletromagnético, afirmava que, ao configurar uma cavidade ressonante cheia de fótons, onde uma extremidade da cavidade era mais estreita que a outra, você produziria um empuxo líquido, mesmo sem exaustão. De acordo com Shawyer e outros, esses dispositivos, de fato, produziram um empuxo pequeno, mas diferente de zero, sem qualquer forma detectável de exaustão.



Embora houvesse muitos crentes, a resposta científica padrão é ser cético. As leis da física não são tão facilmente quebradas, e as leis que foram bem estabelecidas sob uma ampla variedade de testes e condições são ainda mais difíceis de quebrar. Quando a colaboração OPERA alegou detectar neutrinos mais rápidos que a luz no início da década, a suposição padrão era que havia uma falha em seu experimento, não que a relatividade de Einstein estivesse subitamente errada. Quando Pons e Fleischmann anunciaram a fusão a frio, a suposição padrão era que seu sistema de detecção e medição estava errado. E quando Shawyer anunciou o sucesso do EmDrive, a expectativa é que ele estivesse se enganando.



Shawyer com seu dispositivo. É este o homem que derrubaria Newton, Clausius, Boltzmann e os outros titãs da física cujas leis duram centenas de anos? Ou seria ele quem está errado? (Roger Shawyer / Pesquisa de Propulsão por Satélite)

E enganar a si mesmo é muito fácil de fazer! Especialmente quando você mesmo é aquele que acredita ter inventado algo novo ou revolucionário, você quer muito que as coisas sejam a favor de você ter feito uma nova descoberta. Mas é exatamente por isso que a confirmação e a verificação independentes são necessárias como primeiro passo antes que ideias novas e revolucionárias sejam aceitas. Como Richard Feynman disse uma vez:



Para uma tecnologia de sucesso, a realidade deve ter precedência sobre as relações públicas, pois a natureza não pode ser enganada.

Os humanos podem ser facilmente enganados. Mas enganar o próprio Universo é muito mais difícil.



Um truque inteligente de fiação poderia facilmente enganar um dispositivo de medição de corrente, quando na verdade uma fonte externa estava alimentando o suposto gerador de fusão. Este é um exemplo de um dispositivo falso, onde o engano é deliberado, ao contrário do EmDrive, onde os próprios cientistas estão se enganando sem querer. (Peter Thieberger, 2011)

O mistério se aprofundou, no entanto, em 2016, quando uma equipe da NASA liderada pelo entusiasta de ideias selvagens Harold Sonny White construiu seu próprio protótipo, testou-o e descobriu que havia, de fato, um impulso que eles não conseguiam explicar . À medida que aumentavam a energia do dispositivo, eles viram impulso adicional e nenhuma assinatura de qualquer reação para equilibrar essa ação. Isso significaria, se isso estivesse correto, uma derrubada violenta das leis da física como os entendíamos. Quando você olha para os dados que a equipe coletou e publicou, parece que há uma assinatura bastante clara de, bem, algo .

Os dados dos testes EmDrive da NASA com certeza parecem ser um efeito real, mas é realmente devido a um motor sem reação? Ou poderia haver um efeito sistemático em jogo? (H. White et al., Medição de Impulso Impulsivo de uma Cavidade Fechada de Radiofrequência em Vácuo, AIAA 2016)

Mas isso é algo evidência para a nova física? Ou todas as equipes experimentais estavam se enganando, incluindo a equipe de Sonny White? De acordo com um novo artigo esta semana, por uma equipe liderada por Martin Tajmar , houve um efeito que nenhuma das equipes considerou: os campos magnéticos produzidos pelos fios elétricos que alimentam o suposto EmDrive.

O campo magnético de superfície de um EMdrive ativo, durante o teste da NASA. Não são exibidos os campos magnéticos externos dos fios, da Terra, etc. (Fóruns de voos espaciais da NASA, via Chris Bergin)

Campos e forças elétricas e magnéticas são complicados, precisamente porque a frente eletromagnética é incrivelmente poderosa. Toda vez que você tem uma carga elétrica em movimento, você cria uma corrente, que por si só cria um campo magnético. Sempre que um campo magnético muda, ele induz um campo elétrico. Como todo átomo é composto de cargas elétricas positivas e negativas, é inevitável que quase tudo possa ter um pequeno campo eletromagnético. Até a própria Terra, devido a mecanismos no núcleo do nosso planeta, tem seu próprio campo magnético intrínseco. E isso é muitas vezes pior quando você olha para as configurações experimentais do EmDrive e dispositivos semelhantes ao EmDrive, e vê todos os fios condutores de corrente que levam de e para o aparelho.

A configuração experimental do EmDrive, conforme usado no teste da NASA de 2016. (H. White et al., Medição de Impulso Impulsivo de uma Cavidade Fechada de Radiofrequência em Vácuo, AIAA 2016)

O que a equipe de Tajmar fez, pela primeira vez, foi criar uma configuração do EmDrive que removeu esse possível erro sistemático. Existem duas classes de erros que podem surgir na física experimental:

  1. Erros estatísticos, onde há uma incerteza inerente ou aleatoriedade no que você está medindo. Múltiplas medições subsequentes farão com que esse tipo de erro seja calculado.
  2. Erros sistemáticos, em que seus resultados experimentais são inerentemente tendenciosos devido à forma como você configurou seu experimento. Cada medida que você fizer será tendenciosa da mesma forma.

Uma sistemática inédita foi a resolução para os neutrinos mais rápidos que a luz do OPERA, e esperava-se que essa também fosse a resolução para o EmDrive, pois as outras explicações potenciais eram extremamente especulativas .

O EMdrive na configuração da SPR Ltd. Observe o grande número de fios e voltas de fios, notórios pelos campos magnéticos que criam, inerentes a essa configuração. (Roger Shawyer/SPR Ltda.)

Os resultados de Tajmar são exatamente o que você esperaria para a explicação do erro sistemático: com um aparelho devidamente blindado, sem campos eletromagnéticos adicionais induzidos pelos fios, não há empuxo observado em nenhuma potência. Eles concluem que esses campos induzidos pelos fios elétricos, visivelmente presentes nas demais configurações, são os prováveis ​​culpados pelo impulso observado e inexplicável :

Nossos resultados mostram que a interação magnética de cabos ou propulsores não suficientemente blindados é um fator importante que precisa ser levado em consideração para medições de empuxo µN adequadas para esses tipos de dispositivos.

Até onde sabemos, os foguetes ainda exigirão propelente. O EmDrive não é uma unidade sem reação, e todas as leis da física ainda devem funcionar. Em suma, nós nos enganamos.

Não importa que tipo ou projeto de foguete já tenha sido proposto, algum tipo de propelente é sempre necessário para conservar o momento. Com os campos elétricos e magnéticos devidamente contabilizados, o EmDrive não parece mais uma opção viável. (NASA/MSFC)

A ciência nunca acaba, e este artigo, por mais convincente que seja, certamente não será a última palavra sobre o assunto. Muitos continuarão a pesquisá-lo, construir protótipos e procurar assinaturas de empuxo sem qualquer exaustão: uma ação sem reação. Ainda pode ser possível, sob algumas condições até então desconhecidas, que a lei de ação-reação seja violada em algum nível. Mas o EmDrive provavelmente não é isso. Empurrar contra os campos eletromagnéticos gerados por seus próprios fios elétricos não é uma violação da ação-reação e não pode alimentar uma nave espacial. O EmDrive foi anunciado como uma unidade espacial impossível, parecendo bom demais para ser verdade. A verificação é sempre necessária, assim como a eliminação completa de erros sistemáticos. Como humanos, podemos ser facilmente enganados, mas enganar a natureza não é tão simples. Parece que o movimento perpétuo, como sempre foi, ainda é apenas um sonho impossível nosso.


Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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